异味治理改造工艺技术方案

　　第 4 章 异味治理改造工艺技术方案

　　4.1 工程设计依据及原则。

　　4.1.1 设计依据。

　　（1） 《中华人民共和国环境保护法》

　　（2） 《中华人民共和国大气污染防治法》

　　（3） 《大气污染物排放标准》GB16297-1996（4） 《恶臭污染物排放标准》GB14554-93（5） 《简明通风设计手册》

　　（6） 《工业企业设计卫生标准》TJ36-79（7） 《环境空气质量标准》GB3095-2012（8） 《工业企业噪声控制设计规范》GB187-85（9） 《工艺金属管道设计规范》GB50316-2000（10） 《钢制法兰、垫片、紧固件》HG29952-20635-1997（11） 《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB50264-1997（12） 《工业设备及管道绝热工程施工及验收规范》GB50185-93（13） 《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-1998（14） 《现场设备、工业管道焊接及验收规范》GB50236-1998（15） 《工业金属管道工程质量检验评定标准》GB50184-93（16） 《工业设备安装工程质量评定统一标准》GB50252-1994（17） 《信号报警、安全连锁系统设计规范》GH/T20512-2000（18） 《仪表配管配线设计规范》GH/T20513-2000（19） 《仪表系统接地设计规范》GH/T20514-2000（20） 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92（21） 《低压配电设计规范》GB50054-1995（22） 《钢结构设计规范》GB17-88（23） 《高耸结构设计规范》SHJ17-88（24） 现场环境及参考厂房要求4.1.2 设计原则（1）符合国家相关政策，并对国内类似企业进行调研，结合中式实验结果，选择工艺成熟、技术先进、经济可行的治理方案。

　　（2）异味气体治理方案符合国家有关方针政策规定的要求，处理后的气体达到国家规定的排放标准。

　　（3）选取的处理工艺技术先进、成熟，运行稳定可靠，易于运行管理。

　　（4）处理方案尽量节省投资和运行费用，以减轻企业负担。

　　（5）治理工艺选择中，注意二次污染产生量的控制，减少二次污染对整体工艺的影响。

　　（6）选用质量可靠、能耗低的机电设备及性能优异、价格适宜的专用设备，降低系统的运行费用。

　　4.2 生物系统异味治理改造项目目标、流程。

　　4.2.1 生物系统异味治理改造项目目标。

　　该制药厂异味治理改造项目目标是进一步降低排气筒恶臭气体浓度，消除厂区周围异味，并降低处理成本。生物系统主要进排气指标设计。

　　4.2.2 生物系统工艺流程说明。

　　根据监测数据，好氧池周边气体中的异味成分以氨气及挥发性有机气体为主，具有气量大、浓度低、成分稳定的特点，符合生物处理工艺的特点，因此针对恶臭污染特点采用生物过滤处理工艺进行处理。

　　生物处理系统是参考以往生物滤床/滴滤床技术[31-35],发展起来的新一代生物滴滤床技术，专门用于恶臭和 VOCs 废气的专利技术。此生物处理法是依靠生长在填料上的生物膜发挥作用的，生物膜具有与气体接触面积大、效率高、耐冲刷等优点。

　　系统中生长的生物膜是由多种菌种形成的一种复合体系，这些菌种们通过互生、共生关系来相互协调合作完成一些恶臭物质的降解过程，将有毒变为无毒、将恶臭变为无臭无味的物质，将恶臭物质"吃"掉，排出无毒无害的物质，从而达到异味治理的目的。

　　目前生物法处理技术[36-38]已经在国外广泛应用到处理含有有机物的以下有机气体中：

　　（1）极性有机物，如醇类、胺类和酸类；（2）非极性有机物，如苯类、烯烃、烷烃类等；（3）各种恶臭气体，如硫化氢、硫醇等；此生物处理系统的主要组成部分为：

　　（1）生化处理单元，生化处理单元是废气生物处理得关键。它取决于生化处理反应器内的生物填料得选择，它的关键是取决于生化处理反应器内的生物填料的选择以附着在填料上的高效生物膜形成和生物菌种的选择以及附着在填料表面生物膜形成和生物菌种得选择与培育。

　　（2）高效生物填料。生物过滤池的最主要部分是填料。一种好的填料必须满足；容许生长的微生物种类多；共微生物生长的表面积大；吸水性好；自身的气味少；吸附性好；结构均匀；空隙率大；价格便宜；腐烂慢（运行时间长养护周期长）。

　　而常用的填料，如干树皮、纤维性泥炭、塑料球等难以完全满足以上要求。BAF 采用的高效生物填料是经过详细对比研究而选择的。该填料采用惰性塑料材料制成，具有立体的多层次结构。其处理性能比一般填料的效率高数倍。其主要特点有：

　　① 比表面积大，增大与臭气接触的面积，容许生长的微生物种类丰富且微生物保有量增多；② 保湿性能好，能为微生物的生存创造良好的环境；③ 抗强酸耐腐蚀，对产生的强酸有耐腐蚀性；④ 具有良好的机械强度，无压密性，不随时间推移而产生变化，保证气体停留时间和通气顺畅；⑤ 不随水分的多少产生膨胀或收缩，保证各种情况下的通气量；⑥ 结构均匀空隙率大，压力损失小；⑦ 自身无异味，具有一定的吸附能力；⑧ 使用寿命长，耐老化。

　　（3）辅助单元（营养盐添加、PH 调节、温度监测控制）：

　　① 生物在去除有机物同时，需要消耗少量营养盐（主要是氨氮和磷酸盐），以维持其生化降解过程。该方案处理气体中含有氨氮，因此本方案设立一套磷酸盐投加装置，将所需磷酸盐直接投加至循环液中。

　　② 生物反应器内高效去除能力需要在一定的 PH 范围内实现，污染物在生物降解过程中由于可能产生影响 PH 变化的中间产物，导致系统内 PH 偏离控制范围，因此本方案设立一套小型 PH 调节系统（酸、碱储罐及投加泵）用于调节反应器内 PH.

　　本方案通过调节循环液 PH 来实现。

　　③ 生物反应器内高效去除能力需要在一定的温度范围内实现，因此需要对系统进行温度监测，当冬季温度下降，需要对循环液进行换热加热，换热方式采取换热器，热介质采用水处理系统中得高压空气或膜出水实现，同时反应器采取保温措施。

　　4.2.3 生物系统处理气量核算依据。

　　（1）废气收集系统设计总气体输送量 65000m3/h,其中：好氧池鼓风机曝气风量：45000m3/h密封后液面上部气体空间：4000 m3+ 9000m3= 13000 m3综合对比现有除臭设施引风状态，空气换气次数按照 1.5 次核算，即需要20000m3/h夏季鼓风机压缩气体温度 80℃，夏季好氧池内污水最高温度 43℃压缩空气直接热交换污水温升：1℃污水及上部空间液相、气相温差造成得自然对流温升（假设上部空间为密闭空间，气、液相完全热交换最终达到气、液相温度一致，这是时液相得理论最高温度）：1℃生物反应器及辐射热：夏季好氧池内污水温升主要时辐射热，即辐射热温升为4℃；生物反应热计算温升为 1℃；合计：污水温升为 7℃，即好氧池内污水温度达到 50℃假设夏季外部大气空气温度最高为 35℃，MBR 密封罩内经过热交换后得空气温度为 59℃，设计上部空间换气次数为 3 次，即鼓风机曝气与低温空气比例接近 1:1,理论上抵消温室效应造成得温升。

　　（2）系统压降计算管道阻力：设计管道内流速为11m/s,即主管道直径为1.5m,支管道直径为1.2m,主管道压力损失为 1300Pa,支管道压力损失为 800Pa;生物膜反应器阻力：填料压损 400Pa/m,填料合计 1600Pa 压力损失系统合计压降：4000Pa
　　
　　4.2.4 生物系统各设施设计参数与特点。

　　（1）生物反应器数量：两套，单套处理气量：20000m3/h构筑物尺寸：15000mm×4100mm×3750mm,构筑物材质：砖混填料：300m3,气体上升流速：0.10m/s,填料接触时间：33sPH 控制系统：2 套，温度监测系统：2 套（2）风机型号：TF-481B,数量：3 台（二用一备）风量：30000m?/h,功率：70kW材质：玻璃钢（3）加药泵数量：2 台，流量：30L/h,扬程：20 米微生物在降解过程中需要少量营养物质，设计在生物反应器循环液中定量投加磷酸二氢钾，补充微生物磷盐，配置浓度 1%.

　　（4）循环泵数量：6 台，材质：碳钢流量：75m3/h,扬程：10 米（5）公用工程设施周边照明采用金属防爆卤素灯。

　　4.2.5 生物系统相关配套设备技术要求。

　　（1）工艺配套部分技术要求安装在室外的设备还应考虑防腐蚀等措施。

　　生物处理系统需要配套相应的箱罐、管道、搅拌器、阀门及附件等。

　　（2）电气配套部分技术要求改造完成后车间的用能结构和能耗基本未发生变化，现有配电室变压器负荷能够满足新增设备用电，各种能源供应能够满足生产要求。

　　4.2.6 生物系统能源综合利用方面。

　　（1）用能标准及节能规范《中华人民共和国节约能源法》《关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发[2007]15 号）《节能中长期专项规划》（发改环资[2004]2505 号）《中国节能技术政策大纲》（国家发改委。科技部 2006 年 12 月）《国家鼓励发展的资源节约综合利用和环境保护技术》（国家发改委 2005 年 65号）《公共建筑节能设计标准》GB/T50189-2005《建筑照明设计标准》GB50034-2004《河北省节约能源条例》（2006 年 5 月 4 日河北省第十届人民代表大会常务委员会第十一次会议通过）《关于转发〈国家发展和改革委员会关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知〉的通知》（冀发改投资[2007]152 号）（2）能耗状况和能耗指标分析所增加能耗主要是电能，相应设备符合节能要求。

　　（3）能源供应状况改造完成后用能结构和能耗基本未发生变化，现有配电室变压器负荷能够满足新增设备用电，各种能源供应能够满足生产要求。目前配电柜回路已经全部占用，因此需要新增加配电柜回路，本项目计划将现有配电室进行改造，并新增加两面配电柜，满足新增设备回路要求。

　　（4）能源消耗种类和数量（6）对所选设备进行评价所选灯管及风机符合能效标准《GB18613 – 2006》，设备性能可靠，能耗较低。

　　（7）资源综合利用评价：根据工艺要求，主要能耗为电耗，设备 24 小时连续运行。其中，生物反应器循环喷淋液、营养盐溶解液体采用好氧池出水替代一次水，符合水资源循环利用。

　　（8）能源计量装备的评价未改动原有计量装备，符合要求。其中，一次水使用量利用现有一次水表计量，新增配电柜单独增加电表实现新增除臭设施设备全部用电计量。计量仪表选型与公司同品种计量仪表型号相符。

　　（9）能源输送系统布局评价未改动原有能源输送系统布局，符合要求。同时新增能源对接点在能源输送系统内，满足就近取点的原则，方便计量。

　　（10）节能措施和节能效果分析为降低项目建成后设施运行动力消耗，管路设计上采用阻力损失较小的玻璃钢管道，设施平面布局上采取就近原则，最大程度减少管路长度造成的阻力损失，生物处理技术采用压降较小的混合填料，通过以上措施在设计上减少整个除臭设施整体压损，在引风机的选型中可以选择最经济的引风机，达到节电目的。

　　（11）节能效果分析结论与建议节能效果分析结论：此次改造涉及到的耗能设备符合能效标准《GB18613 –2006》，符合节能要求。同时采用相应措施减少电消耗及一次水消耗，符合节能要求。

　　4.3 氧化系统异味治理改造项目目标、流程。

　　4.3.1 氧化系统异味治理改造项目目标。

　　该制药厂异味治理改造项目目标是进一步降低排气筒恶臭气体浓度，消除厂区周围异味，并降低处理成本。

　　4.3.2 氧化系统工艺流程说明。

　　恶臭气体经过一级、二级碱吸收处理后，包括硫化氢在内的酸性气体几乎被完全去除，剩余的不易被碱液吸收的硫醇、硫醚类恶臭物质，在喷淋塔中被次氯酸钠溶液氧化去除，再通过四级水吸收，将可能产生的二氧化硫、氯气去除，处理后的气体经排气筒达标排放。

　　此氧化处理系统的主要组成部分为：

　　（1）氧化洗涤塔，原理[39-43]

　　主要是根据臭气的成分利用强氧化剂（次氯酸钠）作为洗涤喷淋溶液与气体中的臭气分子发生气-液接触，使气相中之臭味成分转移至液相，并借由化学药剂与臭味成分发生的氧化反应去除臭味物质。可应用氧化洗涤方法处理的臭味物质包括有机硫化合物、还原性含氮化合物、含氧碳氢化合物、卤化物、其他还原性物质等废气。适合用于污泥处理、食品、石油、化工、制药等行业。

　　氧化洗涤塔采用填料塔，化学吸收液从塔顶往下喷淋，废气向上流，臭气与吸收液充分接触、反应而被去除。

　　（2）辅助单元（氧化剂添加、PH 调节、PH 及电位监测控制）：

　　① 次氯酸钠一般与酸碱性吸收液一起使用。对于其它方法很难消除的硫醇类物质，使用次氯酸钠吸收液效很好。对比各类氧化剂的性能，次氯酸钠效果很好，成本也最低，因此最常使用。

　　② 在 pH=7.5,次氯酸盐溶液之有效氯以 50% HClO 和次氯酸根离子（ClO-）存在。在 pH=l0 时，只有 0.3%有效氯以 HClO 存在；在 pH=l1 或 12,HClO 几乎完全消失，溶液中主要为氧化性较差的次氯酸根离子，因此 pH 值控制很重要。

　　③ 次氯酸钠浓度过高，如果单独使用高浓度的次氯酸钠母液与臭气反应氧化，尾气中会出现 SO2或 Cl2气体，出现新的臭气物质，影响效果。向次氯酸钠中放入一定比例的碱液，氧化后只会出现单质 S 和 N2、CO2、H2O,经高效除雾器处理后气体中氯的含量微乎其微，出口达到最佳状态。

　　4.3.3 氧化系统各设施设计参数与特点。

　　（1）氧化喷淋填料塔处理气量：20000m3/h规格：DN3000×7800材料：耐氧化玻璃钢数量：1 台（2）次氯酸钠储罐储 存 量：10m3规格：DN1800×2250材料：耐氧化玻璃钢数量：1 台（3）耐腐蚀循环泵规格：IMD100-80-200F材料：氟塑泵流量：120m3/h数量：2 台（4）次氯酸钠投加泵规格：CQB20-15-60F材料：氟塑泵流量：1.2m3/h数量：1 台（5）液碱投加泵规格：CQB15-15-45F材料：氟塑泵流量：0.75m3/h数量：1 台（6）次氯酸钠卸料泵规格：IMD80-50-100F材料：氟塑泵流量：45m3/h数量：1 台（7）公用工程设施周边照明采用金属防爆卤素灯。

　　4.3.4 氧化系统相关配套设备技术要求。

　　（1）工艺配套部分技术要求安装在室外的设备还应考虑防腐蚀等措施。

　　氧化处理系统需要配套相应的箱罐、管道、搅拌器、阀门及附件等。

　　（2）电气配套部分技术要求改造完成后车间的用能结构和能耗基本未发生变化，现有配电室变压器负荷能够满足新增设备用电，各种能源供应能够满足生产要求。

　　4.3.5 氧化系统能源综合利用方面

　　（1）用能标准和节能规范《中华人民共和国节约能源法》《关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发[2007]15 号）《节能中长期专项规划》（发改环资[2004]2505 号）《中国节能技术政策大纲》（国家发改委。科技部 2006 年 12 月）《国家鼓励发展的资源节约综合利用和环境保护技术》（国家发改委 2005 年 65号）《公共建筑节能设计标准》GB/T50189-2005《建筑照明设计标准》GB50034-2004《河北省节约能源条例》（2006 年 5 月 4 日河北省第十届人民代表大会常务委员会第十一次会议通过）《关于转发〈国家发展和改革委员会关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知〉的通知》（冀发改投资[2007]152 号）（2）能耗状况和能耗指标分析增加一台循环泵、两台投加泵、一台卸料泵，总功率为 31kW.

　　（3）能源供应状况：改造完成后车间的用能结构和能耗基本未发生变化，各种能源供应能够满足生产要求。

　　（4）能源消耗种类和数量。

　　（6）对所选设备进行评价所选次氯酸钠喷淋系统能耗消耗较低，对总体运行成本影响较小。

　　（7）资源综合利用评价根据工艺要求，循环泵、投加泵 24 小时连续运行，每日消耗电量 768 度左右。

　　（8）能源计量装备的评价未改动原有计量装备，符合要求。其中，一次水使用量利用现有一次水表计量，新增配电柜单独增加电表实现新增除臭设施设备全部用电计量。计量仪表选型与公司同品种计量仪表型号相符。

　　（9）能源输送系统布局评价未改动原有能源输送系统布局，符合要求。同时新增能源对接点在能源输送系统内，满足就近取点的原则，方便计量。

　　（10）节能措施和节能效果分析为降低项目建成后设施运行动力消耗，管路设计上采用阻力损失较小的玻璃钢管道，设施平面布局上采取就近原则，最大程度减少管路长度造成的阻力损失，通过以上措施在设计上减少整个除臭设施整体压损，在引风机的选型中可以选择最经济的引风机，达到节电目的。

　　（11）节能效果分析结论与建议节能效果分析结论：此次改造涉及到的耗能设备符合能效标准《GB18613 –2006》，符合节能要求。同时采用相应措施减少电消耗及一次水消耗，符合节能要求。

　　4.4 本章小结。

　　本章对该制药厂污水处理站异味处理改造工艺技术方案进行设计和说明，重点对改造项目目标、流程，工艺各设施设计参数、特点及工艺配套、电气配套部分技术要求进行设计和说明。

　　该制药厂污水处理站异味治理改造项目设计由生物净化处理系统和碱吸收+氧化处理系统组成。生物处理系统主要构筑物为生物反应器，污水处理站好氧池的异味气体单独进行收集通过管道进入生物膜反应器内，通过投加营养盐来满足微生物的营养需求，从而对异味气体达到净化的目的；碱吸收+氧化系统主要构筑物在现有的一级、二级碱吸收后的气体进入氧化喷淋塔，高浓异味气体通过碱吸收去除大部分的硫化氢后再通过氧化系统去除其他异味气体及进一步去除硫化氢、氨气气体，从而达到进一步改善空气质量的目的。两套系统均需要配套化学加药系统等及相应的泵、箱罐、管道、搅拌器、阀门及附件等。并分析了能源综合利用方面，积极响应国家节能降耗的号召。